Vorschläge für einen klimagerechten Ausbau der Photovoltaik und Windenergie
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November 2021
Impuls
Vorschläge für einen klimagerechten
Ausbau der Photovoltaik und Windenergie
Nationale Akademie der Wissenschaften Leopoldina
acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften
Union der deutschen Akademien der Wissenschaften
Impuls
Trotz hoher Akzeptanz in der Bevölkerung werden Windenergie und Photovoltaik nicht schnell
genug ausgebaut, um die Klimaziele zu erreichen. Vier Handlungsfelder sind zentral, um die Aus-
baugeschwindigkeit auf die erforderlichen 15 bis 25 Gigawatt pro Jahr zu erhöhen:
• Eine vorausschauende Planungskultur integriert die bundes- und landesweiten Ausbau
ziele in die Regionalplanung. Klare, einheitliche Naturschutzkriterien und mehr personelle
Ressourcen in den Behörden können helfen, Planungs- und Genehmigungsprozesse zu
beschleunigen.
Auf Grundlage dies-
er Leitlinien stellt
• Mehr und frühere Bürgerbeteiligung sowie finanzielle Teilhabe von Kommunen und An-
das Impulspa-
wohner*innen können die Akzeptanz stärken. Beteiligungsverfahren sollten darauf abzielen,
pier elf zentrale
positives, gestalterisches Potenzial der Bürger*innen zu aktivieren und die Energiewende als
Handlungsfelder
sinnvolles Gemeinschaftsprojekt erfahrbar zu machen.
und kon-krete
Maßnahmen vor.
• Ausreichende Flächen kann ein zwischen Bund und Ländern abgestimmtes Mengengerüst für
PV- und Windenergie sicherstellen. Eine Solarpflicht auf geeigneten Gebäudedächern sowie
die Förderung von Agri-PV und Floating PV unterstützen die Mehrfachnutzung von Flächen.
• Technische Infrastrukturen und der regulatorische Rahmen der Stromversorgung müssen
daran angepasst werden, dass zukünftig der Großteil des Stroms aus PV und Windenergie
stammt. So soll ermöglicht werden, dass Windenergie- und Solaranlagen zur Netzstabilität
beitragen. Ein Innovations-Ökosystem für Erneuerbare-Energie-Technologien kann die
Technologiesouveränität Deutschlands und Europas stärken.
| www.leopoldina.org | www.acatech.de | www.akademienunion.deEnergiesysteme der Zukunft
Windenergie und Photovoltaik müssen deutlich schneller ausgebaut werden
Um das Ziel der Klimaneutralität bis 2045 zu erreichen, müssen erneuerbare Energien in etwas mehr als
zwei Jahrzehnten den gesamten Energiebedarf decken. Windenergie- und Photovoltaikanlagen werden zu-
künftig die tragenden Säulen der Energieversorgung sein. Sie verfügen noch über große ungenutzte Poten-
ziale und gehören durch die enormen Kostensenkungen, die bei den Anlagen erzielt werden konnten, heute
zu den kostengünstigsten Technologien der Stromerzeugung. Auch die gesellschaftliche Akzeptanz ist hoch.
Die Mehrheit der Bevölkerung wünscht sich ambitionierteren Klimaschutz und befürwortet die Energie-
wende und insbesondere auch den Ausbau von Wind- und Solarenergie.
Energieszenarien zeigen, dass für eine kosteneffiziente Energieversorgung Strom aus Wind- und Solarener-
gie zukünftig auch große Teile des Energiebedarfs im Wärme- und Verkehrssektor sowie in der Industrie
decken wird. Trotz großer Fortschritte bei der Energieeffizienz wird der Strombedarf daher stark ansteigen.
Die Kapazitäten an Windenergie- und Photovoltaikanlagen müssen bis 2045 auf das Vier- bis Sechsfache der
heute installierten Leistung ansteigen. Dafür ist ein durchschnittlicher Zubau von 15 bis 25 Gigawatt pro Jahr
erforderlich.1 Die Ausbaugeschwindigkeit muss gegenüber 6 Gigawatt im Jahr 2020 deutlich erhöht werden.
Hemmnisse für den Ausbau
Trotz der sehr positiven Kostenentwicklung und einer hohen gesellschaftlichen Zustimmung zum Ausbau
der Photovoltaik- und Windenergieanlagen blieb der Zubau in den letzten Jahren bei beiden Technologien
hinter ihren einstigen Spitzenwerten zurück. Ein Grund dafür ist auch, dass die Nutzung fossiler Brennstoffe
aufgrund eines zu niedrigen oder fehlenden Preises auf Kohlendioxidemissionen nicht alle Folgekosten
berücksichtigt. Somit ist kein unverzerrter Wettbewerb zwischen den Technologien möglich. Genauso
stehen aber auch Hemmnisse im Bereich der Planungs- und Genehmigungspraxis sowie teilweise auch
mangelnde lokale Akzeptanz für konkrete Projekte vor Ort einem schnelleren Ausbau im Wege:
• Mangelnde Vorgaben der Politik, welche Ausbaupfade zur Erreichung der Klimaziele erforderlich
sind, führen dazu, dass Planende und Öffentlichkeit den Ausbaubedarf unterschätzen. Zudem
wird der in den Bundesländern derzeit sehr unterschiedlich realisierte Ausbau von Windenergiean-
lagen teilweise als ungerecht empfunden.
• Eine restriktive Regionalplanung und unzureichend ausgewiesene Flächen erschweren mögliche
Investitionen und Anlagenprojekte.
• Lange, komplexe Genehmigungsverfahren in Kombination mit Personalmangel in den Behörden
führen zu teils mehrjährigen Verfahren.
• Obwohl die Bevölkerung die Energiewende generell befürwortet, hat die Umsetzung von konkreten
Maßnahmen vor Ort häufig auch Gegner mit einer hohen Klagebereitschaft. Teilweise verzögern
Klagen die Umsetzung der Ausbauprojekte erheblich.
• Ungenügende Beteiligung an Planungsprozessen sowie fehlende finanzielle Teilhabe lassen Un-
terstützungspotenziale von betroffenen Kommunen und Anwohner*innen ungenutzt.
________________
1 Der Ausbaubedarf hängt unter anderem von der zukünftigen Entwicklung des Strombedarfs und dem Ausbau der europäischen Stromnetze mit
europaweiten Stromaustausch ab. Auch die zukünftigen Mengen an importiertem Wasserstoff und daraus hergestellter Syntheseprodukte sowie
der Mix aus Windenergie Offshore, Windenergie Onshore und Photovoltaik haben Einfluss auf die benötigte Leistung an Windener gie- und
Photovoltaikanlagen.
2Energiesysteme der Zukunft
• Eine pauschale Priorisierung anderer Belange (militärisch, Radar, Wetterradar, Erdbebenmessstatio-
nen etc.) statt angemessener Einzelfallabwägung kann der Realisierung von Projekten im Wege stehen.
• Unklare und offene Vorgaben zum Natur- und Artenschutz erschweren deren Anwendung durch
die Behörden und geben oft Anlass für Rechtsstreitigkeiten.
• Ein hoher bürokratischer Aufwand (Meldepflichten, Gewerbeanmeldung, Steuererklärung) schreckt
Gebäudeeigentümer*innen von der Errichtung von PV-Anlagen auf Dach oder an der Fassade ab.
Gesellschaftliche Akzeptanz als Schlüssel
Demoskopische Studien zeigen seit Jahren eine anhaltend hohe Zustimmung der Bevölkerung zu
Klimaschutzmaßnahmen und zum Ausbau der erneuerbaren Energien. Photovoltaik und
Windenergieanlagen gehören dabei zu den Technologien, die am stärksten befürwortet werden. Die
Mehrheit der Bürger*innen ist der Ansicht, dass jeder seinen Beitrag zur Energiewende leisten sollte. Die
praktische Umsetzung der Energiewende wird jedoch oft als teuer, langsam und bürgerfern kritisiert. Vor
allem bei der Windenergie gibt es zudem teilweise erhebliche Probleme bei der Umsetzung vor Ort. Denn
obwohl häufig eine Mehrheit der Anwohner*innen den Anlagen positiv gegenübersteht, werden 20 Prozent
der Windenergieanlagen im Genehmigungsverfahren beklagt.
Es gilt also, Wege für die Umsetzung der Energiewende zu finden, die das große gesellschaftliche
Unterstützungspotenzial für den Ausbau der erneuerbaren Energien mobilisieren. Erkenntnisse aus der
Akzeptanzforschung deuten darauf hin, dass frühzeitige und umfassende Möglichkeiten zur Mitgestaltung es
Menschen erleichtert, Veränderungen positiv anzunehmen und sich mit der Energiewende als
Gemeinschaftsprojekt zu identifizieren.
Vorausschauend und integrativ: eine neue Planungs- und Genehmigungskultur
Planungs- und Genehmigungsverfahren sollten sicherstellen, dass zum einen ausreichend Flächen für
Windenergie- und Photovoltaikanlagen zur Verfügung stehen, und dass zum anderen Projekte schnell genug
umgesetzt werden können. Hierzu ist eine Überarbeitung der rechtlichen Grundlagen erforderlich. Sinnvoll ist
hier eine Kultur in der Planungs- und Genehmigungspraxis, in der die Energiewende als Chance und
Bürgerbeteiligung als Ressource begriffen werden. Ein Fokus auf Gestaltung („Raumbilder“, „Entwicklungs-
konzepte“, „Projektideen“) anstatt auf negative Aspekte („Raumwiderstände“, „Konfliktminimierung“) kann
helfen, kreatives Potenzial der Bürger*innen zu aktivieren.
Erneuerbare-Energieanlagen werden zunehmend zu einem selbstverständlichen Teil des Landschaftsbildes
werden. Ziel der Raumplanung sollte daher sein, die Anlagen in die Landschaft im Sinne einer allgemeinen
positiven Neugestaltung von Landschaften zu integrieren, anstatt sie wie bisher vor allem in abgewerteten
Resträumen zu konzentrieren.
Systemintegration: Energieversorgung von den Erneuerbaren aus denken
Bisher wurde versucht, die erneuerbaren Energien mittels Sonderregeln wie dem Erneuerbaren Energien
Gesetz (EEG) in das von fossilen und nuklearen Kraftwerken dominierte System zu integrieren. Da bereits rund
die Hälfte des Stroms aus erneuerbaren Energien stammt, ist absehbar, dass dieser Ansatz bald an seine
Grenzen stoßen wird. Daher ist ein Paradigmenwechsel erforderlich: Die fluktuierenden erneuerbaren
Energien müssen zukünftig im Zentrum von technischem System- und Marktdesign stehen. Technische Infra-
3Energiesysteme der Zukunft
strukturen wie Stromnetze, Regeln zum Erbringen von Systemdienstleistungen und das Strommarktdesign
sollten so konzipiert werden, dass sie eine zuverlässige und kostengünstige Stromversorgung mit einem
schnell wachsenden Anteil fluktuierender erneuerbarer Energien ermöglichen und unterstützen.
Handlungsoptionen: Wie kann ein klimagerechter Ausbau gestaltet werden?
Um den Ausbau von Photovoltaik und Windenergie zu beschleunigen, schlägt die ESYS Arbeitsgruppe die
folgenden zwölf Handlungsoptionen (HO) in vier zentralen Handlungsfeldern vor:
Handlungsfeld 1:
Planungs- und Genehmigungsprozesse transformieren
Für eine Beschleunigung der Planungs- und Genehmigungsprozesse spielt die Regionalplanung eine Schlüsselrolle.
• Handlungsoption 1.1:
Eine nachhaltige, integrative Planungskultur verankert die politisch festgelegten Ausbauziele in der formellen Planung.
Klare und bundesweit einheitliche Kriterien für Naturschutz erhöhen die Rechtssicherheit, eine gesetzlich festgelegte frühe
und umfassende Bürgerbeteiligung kann die Akzeptanz fördern.
• Handlungsoption 1.2:
Mehr personelle Ressourcen und Weiterbildungsprogramme ermöglichen den Behörden eine schnellere Durchführung
rechtssicherer Prüfungen und Genehmigungen.
Handlungsfeld 2:
Mit Beteiligung eine neue Planungskultur stärken
Eine vorausschauende, proaktive und partizipatorische Planungskultur ermöglicht eine frühere und umfassendere Beteili-
gung der Bürger*innen an den komplexen Entscheidungsprozessen und gibt ihnen so Möglichkeiten zur Mitgestaltung des Ge-
meinschaftsprojektes Energiewende. Auch lokale finanzielle Beteiligungsmöglichkeiten kann dazu beitragen, das hohe Unter-
stützungspotenzial für Windenergie- und Photovoltaikanlagen in der Gesellschaft zu mobilisieren.
• Handlungsoption 2.1:
Interaktive Informationsangebote wie das Decision Theater, Planungszellen oder Bürgerräte bieten Raum für eine kriti-
sche Auseinandersetzung mit der Komplexität der Energiewende und können Konfliktpotenziale frühzeitig auflösen.
• Handlungsoption 2.2:
Das Vertrauen und Einverständnis kann durch die Verankerung von Beteiligungsansätzen in Planungsschritten gestärkt
werden. Wichtig ist vor allem eine stärkere Bürgerbeteiligung in den frühen Planungsphasen, in denen noch große Entschei-
dungsspielräume bestehen – etwa bei der Flächensuche und -ausweisung.
• Handlungsoption 2.3:
Eine obligatorische finanzielle Beteiligung der Standortkommune an den Erträgen von Windenergie- und PV-Anlagen so-
wie Modelle, die auch kleinen Kommunen Investitionen in Erneuerbare-Energieanlagen ermöglichen, können die Motiva-
tion in Kommunalpolitik, Verwaltung und lokaler Bürgerschaft, Erneuerbare-Energie-Projekte aktiv voranzutreiben erhöhen.
• Handlungsoption 2.4:
Bürgerenergiekonzepte sollten entsprechend der EU-Richtlinien gestärkt werden. Insbesondere sollte durch die Einführung
Erneuerbarer-Energien-Gemeinschaften gemeinschaftlicher Eigenverbrauch lokal erzeugten Stroms ermöglicht werden.
Die Möglichkeiten der Digitalisierung sollten genutzt werden, beispielsweise für innovative Flexibilitätsplattform-Konzepte.
4Energiesysteme der Zukunft
Handlungsfeld 3:
Voraussetzungen für eine höhere Flächenverfügbarkeit schaffen
Der Ausbau der erneuerbaren Energien benötigt Flächen und tritt damit teilweise in Konkurrenz zu anderen Nutzungen, bei-
spielsweise der Landwirtschaft. Eine stärkere Nutzung von Dach- und Fassadenflächen zur Solarenergiegewinnung sowie eine
Mehrfachnutzung von Flächen können Flächenkonflikte entschärfen.
• Handlungsoption 3.1:
Ein verbindliches Mengengerüst für den erforderlichen Windenergie- und PV-Ausbau sollte von Bund und Ländern ge-
meinsam verabschiedet werden. Die Länder sollten darauf aufbauend im Rahmen der Landes-, Regional- und kommunalen
Raumplanung sicherstellen, dass ausreichend Flächen für Windenergie- und PV-Anlagen ausgewiesen werden, um die ver-
einbarten Landesziele zu erreichen.
• Handlungsoption 3.2:
Mehrfachnutzungen von Flächen, insbesondere durch PV- Anlagen (z.B. Fassaden-PV, Agri-PV, Floating-PV) sollten in den
regulativen Vorgaben der Raumordnung und im Baurecht berücksichtigt und ermöglicht werden.
• Handlungsoption 3.3:
Eine Solarpflicht für geeignete Gebäudedächer hilft, Dachflächen möglichst vollständig für die Energiegewinnung zu er-
schließen. Bundesweit einheitlich könnte dies durch eine Novelle des Gebäudeenergiegesetzes umgesetzt werden. Eine
stufenweise Einführung, beispielsweise zuerst auf Neubauten und zwei Jahre später bei Dachsanierung auf Bestandsbauten
würde der Wirtschaft ermöglichen, ihre Kapazitäten anzupassen.
Handlungsfeld 4:
Das Energiesystem auf erneuerbare Energien ausrichten
PV- und Windenergieanlagen müssen in Kombination mit Speichern und einer Flexibilisierung des Verbrauchs zunehmend Netz-
stabilisierung und Versorgungssicherheit übernehmen. Das Strommarktdesign und weitere regulatorische Rahmenbedingungen
der Energieversorgung müssen dies ermöglichen und sicherstellen, dass es ökonomisch hinreichend attraktiv ist.
• Handlungsoption 4.1:
Die systemdienliche Integration volatiler Stromerzeugung erfordert eine geeignete informations- und kommunikationstechni-
sche Infrastruktur sowie die Entwicklung der erforderlichen Leistungselektronik.
• Handlungsoption 4.2:
Ein neuer ganzheitlicher regulativer Rahmen für den Strommarkt sollte unter anderem Anreize setzen, dass Erneuerbare-
Energieanlagen systemdienlich errichtet und betrieben, und Beiträge zur Systemstabilität angemessen vergütet werden.
• Handlungsoption 4.3:
Die Entwicklung einer Industriepolitik im Bereich Erneuerbare Energien und der gezielte Aufbau eines Innovations-Ökosys-
tems für Erneuerbare Energien in Deutschland und Europa können die Technologiesouveränität stärken und Importabhän-
gigkeit bei der Anlagentechnik reduzieren.
Wind- und Solarenergie sind die tragenden Säulen einer klimaneutralen Energieversorgung und bilden
daher eine Grundlage unseres zukünftigen Wohlstands. Wege zu finden, sie ausreichend schnell aus-
zubauen und die Energiewende als Gemeinschaftswerk voranzutreiben, muss daher ein vorrangiges Ziel der
Energiepolitik der nächsten Jahre sein.
5Empfohlene Zitierweise Bett, Andreas W./ Erlach, Berit/ Gölz, Sebastian/ Gutnik, Magdalena/ Hentschel, Anja/ Hirschl, Bernd/ Hübner, Gundula/ Kienzlen, Volker/ Matthies, Ellen/ Müller, Florian J. Y./ Münch, Wolfram/ O‘Sullivan, Marlene/ Rech, Bernd/ Reusswig, Fritz W./ Schöbel-Rutschmann, Sören/ Schomerus, Thomas/ Stryi- Hipp, Gerhard: „Vorschläge für einen klimagerechten Ausbau der Photovoltaik und Windenergie (Im- puls)“, Akademienprojekt „Energiesysteme der Zukunft” (ESYS), 2021 Autor*innen Prof. Dr. Andreas W. Bett (Fraunhofer ISE), Dr. Berit Erlach (ESYS-Koordinierungsstelle | acatech), Dr. Sebastian Gölz (Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme ISE), Magdalena Gutnik (ESYS-Koordinierungsstelle |acatech), Prof. Dr. Anja Hentschel (Hochschule Darmstadt), Prof. Dr. Bernd Hirschl (Institut für ökologische Wirtschaftsforschung (IÖW)| Brandenburgische Technische Universität (btu) Cottbus-Senftenberg), Prof. Dr. Gundula Hübner (Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg | MSH Medical School Hamburg), Dr.- Ing. Volker Kienzlen (Klimaschutz- und Energieagentur Baden-Württemberg GmbH, KEA), Prof. Dr. Ellen Matthies (Otto-von-Guericke-Universität), Florian J. Y. Müller (MSH Medical School Hamburg), Prof. Dr. Wolfram Münch (EnBW Energie Baden-Württemberg AG), Marlene O‘Sullivan (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V., DLR), Prof. Dr. Bernd Rech (Helmholtz-Zentrum Berlin), Dr. Fritz W. Reusswig (Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung, PIK), Prof. Dr. Sören Schöbel-Rutschmann (Technische Universität München), Prof. Dr. Thomas Schomerus (Leuphana Universität Lüneburg), Gerhard Stryi-Hipp (Fraunhofer ISE) Weitere Mitwirkende Christiane Abele (ESYS-Koordinierungsstelle | acatech), Anja Lapac (ESYS-Koordi- nierungsstelle | acatech), Annika Seiler (ESYS-Koordinierungsstelle | acatech) Reihenherausgeber acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften e. V. (Federführung) Koordinierungsstelle München, Karolinenplatz 4, 80333 München | www.acatech.de Deutsche Akademie der Naturforscher Leopoldina e. V. – Nationale Akademie der Wissenschaften – Jägerberg 1, 06108 Halle (Saale) | www.leopoldina.org Union der deutschen Akademien der Wissenschaften e. V. Geschwister-Scholl-Straße 2, 55131 Mainz | www.akademienunion.de Projektlaufzeit 03/2016 bis 12/2023 Finanzierung Das Projekt wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (Förderkennzeichen 03EDZ2016) gefördert.
Das Akademienprojekt „Energiesysteme der Zukunft“ Mit der Initiative „Energiesysteme der Zukunft“ (ESYS) geben acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften, die Nationale Akademie der Wissenschaften Leopoldina und die Union der deutschen Akademien der Wissenschaften Impulse für die Debatte über Herausforderungen und Chancen der Energiewende in Deutschland. Im Akademienprojekt erarbeiten mehr als 100 Fachleute aus Wissenschaft und For- schung in interdisziplinären Arbeitsgruppen Handlungsoptionen zur Umsetzung einer sicheren, bezahlbaren und nachhaltigen Energieversorgung. Kontakt: Dr. Berit Erlach & Dr. Cyril Stephanos Leitung der Koordinierungsstelle „Energiesysteme der Zukunft“ Pariser Platz 4a, 10117 Berlin Tel.: +49 30 206 30 96 - 0 E-Mail: erlach@acatech.de | stephanos@acatech.de web: energiesysteme-zukunft.de Die Nationale Akademie der Wissenschaften Leopoldina, acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und die Union der deutschen Akademien der Wissenschaften unter- stützen Politik und Gesellschaft unabhängig und wissenschaftsbasiert bei der Beantwortung von Zukunftsfragen zu aktuellen Themen. Die Akademiemitglieder und weitere Experten sind hervorragende Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus dem In- und Ausland. In interdisziplinären Arbeitsgruppen erarbeiten sie Stellungnahmen, die nach externer Begut- achtung vom Ständigen Ausschuss der Nationalen Akademie der Wissenschaften Leopoldina verabschiedet und anschließend in der Schriftenreihe zur wissenschaftsbasierten Politikbera- tung veröffentlicht werden. Deutsche Akademie der acatech – Deutsche Akademie Union der deutschen Akademien Naturforscher der Technikwissenschaften e. V. der Wissenschaften e. V. Leopoldina e. V. Geschäftsstelle München: Geschwister-Scholl-Straße 2 Nationale Akademie der Karolinenplatz 4 55131 Mainz Wissenschaften 80333 München Tel.: 06131 218528-10 Jägerberg 1 Tel.: 089 520309-0 Fax: 06131 218528-11 06108 Halle (Saale) Fax: 089 520309-9 E-Mail: info@akademienunion.de Tel.: 0345 47239-867 E-Mail: info@acatech.de Berliner Büro: Fax: 0345 47239-839 Hauptstadtbüro: Jägerstraße 22/23 E-Mail: politikberatung@leopoldina.org Pariser Platz 4a 10117 Berlin Berliner Büro: 10117 Berlin Reinhardtstraße 14 10117 Berlin
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